Как сделать турбонаддув своими руками?

Турбонаддув своими руками

С тех пор, как появились двигатели внутреннего сгорания, инженеры ночей не спят, думают, как прибавить мощность без увеличения объема камеры сгорания и увеличения расхода топлива. Только физику не обманешь, и всему есть свой предел. Для того чтобы сжечь килограмм топлива, нужно израсходовать 15 кг воздуха, а камера сгорания не резиновая. Поэтому до поры до времени этот вопрос решался только регрессивными методами — наращивание объема мотора и количества цилиндров.

Содержание:

Что такое наддув

Настал такой момент, когда инженеры поняли, что наращивать объемы моторов дальше уже некуда. Его масса превышала зачастую массу самого автомобиля, а это требовало дополнительных лошадиных сил, и так до бесконечности. Тогда-то и решили, что поднимать мощность нужно не объемом цилиндра, то есть камеры сгорания, а ее наполняемостью горючей топливно-воздушной смесью. Техническая возможность реализовать все это появилась уже в 1910 году, но пути реализации разошлись. Понятно, что для того, чтобы заставить смесь в большем количестве поступать в камеру сгорания, необходимо принудительное давление воздуха. Тогда и стали использовать атмосферный наддув.

Это своеобразная система труб разного сечения, в которую во время движения автомобиля попадает встречный воздух. За счет геометрии и изменения сечений труб, давление повышалось, и наполняемость камеры сгорания смесью воздуха и топлива улучшалась. Как следствие, росла и мощность. Но этого было недостаточно, поэтому, немного позже появился механический наддув. Его конструкция представляла собой воздушный компрессор, приводимый в движение от ДВС, как правило, с помощью шкива и клиноременного ремня.

Система эта используется и сейчас, но еще позже она трансформировалась в совершенно другой нагнетатель типа Рутс. Это совсем другая история и трогать его сегодня мы не станем. Механика механикой, но в 1905 году Альфред Бюхи изобрел и запатентовал совершенно новый вид наддува, который перевернул понятия о мощности ДВС. С его помощью Бюхи увеличил мощность двигателя на 120%, а устройство называлось турбонаддув.

Принцип работы турбонаддува

Принцип работы турбонаддува заключается в том, что нагнетатель приводится в действие не механическим путем, не под воздействием атмосферного давления, а за счет энергии отработанных газов. И энергии этой достаточно много, поэтому и считалось, что КПД двигателя внутреннего сгорания катастрофически низок. Устройство турбонагнетателя простое — на одном валу жестко закреплены две турбины. Одна из них помещена в зону вывода выхлопных газов, а вторая во впускной коллектор. Получается, что выхлопные газы, приводя в движение первую турбину, вращают вторую, которая поднимает давление на впуске мотора, создавая избыточное нагнетание от 40 до 80%.

В результате наполняемость цилиндров горючей смесью увеличивается вдвое, как следствие, мощность мотора увеличивается на 30-50% в зависимости от оборотов двигателя. КПД двигателя выросло, мощность выросла, но конструкция оставалась непобедимой для технологов. Вплоть до 70-х годов прошлого века турбонагнетатель не мог быть использован на серийных автомобилях. Слишком ненадежный и капризный получился агрегат.

Элементы системы турбонаддува

Любой двигатель, который оборудован турбонаддувом, имеет очень хороший показатель по литровой мощности и по расходу топлива. То есть, с определенного литража мотора с наддувом, снимается гораздо большая удельная мощность, чем с мотором без наддува. В связи с тем, что через турбину и через впускной коллектор проходит гораздо большее количество воздуха и на большей скорости, сама по себе турбина греется довольно быстро и сильно. Поэтому обязательным компонентом турбонаддува является интеркулер — система охлаждения нагнетаемого воздуха. Чем воздух будет прохладнее при попадании в камеру сгорания, тем эффективнее будет проходить процесс горения. Это, во-первых, а во-вторых, при сильном перегреве головки блока цилиндров есть опасность получить детонацию.

Главными элементами системы турбонаддува остаются:

  • турбина и интеркулер;
  • клапан контроля давления;
  • перепускной клапан, который отводит газы от турбины, если дроссель закрыт;
  • балансировочный клапан, который позволяет стравливать избыточное давление;
  • корпус турбины;
  • воздушные и масляные патрубки.

Установка турбонаддува на ВАЗ своими руками

В связи с этим, существует непреодолимое желание поднять мощность отечественных автомобилей именно с использованием турбонагнетателя. Больше скажем, это вполне возможно, только рентабельность и целесообразность этой затеи под большим сомнением. Обратимся к цифрам, чтобы не быть голословными.


Нам ведь не нужен двигатель, который будет работать только на высоких оборотах? Мы же хотим получать удовольствие и от вождения не только на гоночном треке на своей шестерке или ВАЗ 2107? Тогда придется в корне переделывать весь двигатель. И вот почему. Турбированные двигатели Subaru WRC или Mitsubishi Evolution начинают работать уже с 2000 оборотов в минуту, то есть их объем таков, что необходимое давление турбины должно обеспечить нормальное сгорание 10-12 кг воздуха в минуту для того, чтобы на выходе получить 210-240 сил. Полуторалитровый мотор ВАЗ, любой конструкции, будь то 2103 или 21093, потребует сумасшедшего давления в камере сгорания, чтобы выдать высокий крутящий момент хотя бы на средних оборотах.

«Сумасшедшее давление», значит примерно 2 бара. Это при условии адекватной подачи топлива, которое обеспечило бы сгорание 12 кг воздуха в минуту. Естественно, что полуторалитровый мотор, тем более с хиленькими ВАЗовскими комплектующими, на такое не способен, а значит, прирост в крутящем моменте будет на уровне 3-7%. На лошадиных силах это скажется примерно в том же диапазоне. Следовательно, турбонаддув на ВАЗ поставить можно. Но толку от этого не будет никакого, или же нужно полностью менять все характеристики двигателя, начиная от степени сжатия, заканчивая объемом двигателя и конструкцией ГРМ и питания.

Турбонаддув на дизельных моторах

Производители дизельных двигателей сразу взяли в оборот турбонаддув совсем не зря. Характеристики работы дизельного двигателя идеально подходят для турбокомпрессора. Дизель имеет высокую степень сжатия, и как следствие, низкую температуру сгорания топлива. Относительно низкую. Поэтому и выхлопные газы у него намного холоднее, чем у бензинового мотора.

Первыми применили турбину на дизельном моторе в серийном автомобиле МВ 300 SD, а вслед за ним появился Фольксваген Турбодизель. Фольксвагеновский турбодизель произвел революцию в двигателестроении, потому что поднял мощность дизеля на уровень бензинового мотора, а расход топлива удалось на несколько процентов понизить.

Поэтому, если планировать устанавливать турбонаддув своими руками, логичнее было бы использовать для этого именно дизельный двигатель, а не бензиновый. Эффективность будет выше, расход топлива меньше и ресурс не так пострадает, как при установке наддува на бензиновый мотор из-за разницы в температурных режимах. Подбирайте наддув правильно, не превышайте допустимого давления, и удачных всем дорог!

Турбонаддув своими руками

Наверное, ни один автолюбитель не откажется увеличить мощность двигателя своей машины. Сделать это можно разными способами. Некоторые из них трудоёмкие, некоторые — не очень. Сегодня речь пойдёт об увеличении мощности мотора относительно лёгким способом: установкой турбонаддува своими руками.

Читайте также  Как занизить приору своими руками?

Что такое турбокомпрессор и из чего он состоит

Механический турбокомпрессор для легкового автомобиля

Если коротко, турбокомпрессор — это устройство для нагнетания сжатого воздуха в цилиндры двигателя.

Схема стандартного механического компрессора для легковых автомобилей

А теперь разберёмся с этим устройством подробнее.

Схема движения воздуха и выхлопных газов в механическом компрессоре

Мотор работает, потому что в нём постоянно горит топливно-воздушная смесь, подаваемая в цилиндры. Оптимальное соотношение топлива и воздуха в этой смеси зависит от типа двигателя. Размеры цилиндров тоже важны: именно они ограничивают объём подаваемой смеси. Турбокомпрессор устраняет это ограничение. Во время такта впуска он подаёт в цилиндры больше воздуха, дополнительно обогащая смесь. Сгорая, она выделяет гораздо больше энергии, увеличивая мощность двигателя на 20–40%. Турбокомпрессоры бывают двух типов:

  1. Механические.
  2. Электрические.

Механический турбокомпрессор использует энергию выхлопных газов: они подаются на крыльчатку турбины, заставляя её вращаться. На том же валу располагаются лопасти компрессора, которые и создают необходимый поток воздуха, нагнетаемого в цилиндры.

Электрические турбокомпрессоры появились относительно недавно. Они не используют в работе выхлопные газы. Давление эти устройства нагнетают с помощью отдельных компактных электрических компрессоров.

Достоинства и недостатки компрессора в автомобиле

На первый взгляд может показаться, что никаких проблем из-за установки турбонаддува возникнуть не должно. Но это не так. Это устройство имеет несколько минусов, а в особо тяжёлых случаях может представлять реальную опасность для водителя. Достоинства турбины очевидны:

  • мощность двигателя увеличивается на 20–45% (степень увеличения мощности зависит как от объёма и типа двигателя, так и от модели компрессора);
  • механический компрессор повторно использует выхлопные газы, а следовательно, приносит пользу окружающей среде;

А теперь переходим к минусам.

  • так как топливно-воздушная смесь становится более обогащённой, температура её горения увеличивается. Двигатель нагревается сильнее, в результате чего быстрее прогорают поршни и клапаны, быстрее изнашивается система охлаждения;
  • двигатель с перегревшимся компрессором может взорваться. В буквальном смысле слова;
  • даже если ничего из перечисленного выше не случилось, использование турбокомпрессора значительно сокращает срок службы любого двигателя;

Подготовка к установке турбонаддува своими руками

  • сначала необходимо определиться с моделью турбокомпрессора. Его следует выбирать исходя из типа двигателя, его объёма, а также из мощности, которую автовладелец планирует получить после установки;
  • проверяются (и в случае необходимости — заменяются) масляный и воздушный фильтры;
  • далее необходимо проконтролировать уровень и качество масла в двигателе и состояние маслопроводов. Ни в коем случае нельзя допускать попадания грязи в масляную магистраль при работающем компрессоре;
  • проверяется состояние катализатора. Если планируется использовать механический компрессор, забитый катализатор может создать в топливной системе избыток отработанных газов, что приведёт к перегреву турбокомпрессора;
  • также следует проверить состояние воздушных патрубков. Если в них много грязи, их обязательно следует промыть в керосине;

Как установить турбонагнетатель

Сначала перечислим всё, что потребуется для работы.

Инструменты и расходные материалы

  1. Комплект накидных ключей.
  2. Комплект рожковых ключей.
  3. Комплект хомутов для воздушных патрубков.
  4. Отвёртка плоская.
  5. Турбокомпрессор.
  6. Отрезок тонкой проволоки диаметром 2 мм.
  7. Ёмкость с турбинным маслом.
  8. Ёмкость с керосином.
  9. Ветошь.

Последовательность операций при установке турбонаддува

  • открывается капот автомобиля, снимается карбюратор и воздушный фильтр;

Воздушный фильтр автомобиля откручивается и снимается

Воздушные патрубки машины снимаются и очищаются керосином

Трубки воздушных каналов двигателя очищаются проволокой

Турбокомпрессор устанавливается на систему подачи воздуха

Патрубки входной и выхлопной систем фиксируются хомутами

Масло в турбокомпрессор заливается с помощью воронки

Видео: монтаж турбонаддува на ВАЗ 2109

Важные моменты работы с турбированным двигателем

  • чтобы турбированный двигатель служил долго, его перед каждой поездкой следует тщательно прогревать на низких оборотах как минимум в течение 2 минут;
  • масло, заливаемое в турбокомпрессор, должно быть качественным. Да, оно стоит дорого, однако экономия в этом случае ни к чему хорошему не приведёт;
  • необходимо регулярно контролировать состояние как воздушных, так и масляных фильтров автомобиля, так как даже незначительное загрязнение этих элементов может нанести двигателю непоправимый ущерб;
  • следует помнить, что турбированный двигатель нуждается в обкатке. Его нельзя подвергать серьёзным нагрузкам до тех пор, пока он не пройдёт как минимум 2 тыс. километров. Всё это время давление в компрессоре не должно превышать отметку в 0.6 бар;
  • мотор с компрессором не стоит глушить сразу. Лучше дать ему возможность поработать на холостых оборотах как минимум одну минуту. Это остудит турбину;

Несмотря на ряд минусов, после установки турбокомпрессора водителя ждут перемены к лучшему. У мотора не только увеличится мощность, но и серьёзно снизится «прожорливость», так как в турбированной машине около 30% несгоревшего бензина не выбрасывается в атмосферу, а используется повторно. Так что при соблюдении вышеперечисленных мер предосторожности водитель не только сможет ездить быстрее, но ещё и неплохо сэкономит.

Как сделать турбонаддув своими руками?

Установка турбины своими руками

Оборудование автомобиля турбонаддувом можно отнести к одному из самых серьезных и затратных видов тюнинга. Такая операция позволяет сразу же получить заметное увеличение мощности мотора, что придется по душе большинству автолюбителей. Именно поэтому автовладельцы принимают решение установить на свой автомобиль турбонагнетатель. Единственное, что может остановить автолюбителя в такой ситуации – это цена самой турбины и ее инсталляции в автомобиль. И если экономия на качестве запчастей (то бишь нагнетателя) довольно сомнительный шаг, то установка турбонаддува своими силами поможет значительно сократить расходы на такой вид тюнинга.

Подготовительный этап

Внешний вид турбины

Так как установка турбины довольно ответственный и трудоемкий процесс, мы рекомендуем продумать все детали заранее. У опытных автомобилистов сложностей, скорее всего, не возникнет, чего нельзя сказать о новичках. Начинать нужно с главного – выбора самой турбины. Она должна подходить (а еще лучше специально выпускаться) для конкретной марки и модели авто. Весь дальнейший процесс монтажа по большому счету зависит именно от вашего изначального выбора.

Внимание! Выбирая турбонагнетатель, следует учитывать такие его характеристики, как порог наддува, тепловыделение, мощность и прочие свойства. Кроме того, нужно помнить что тут, как и везде, нужно знать меру – все характеристики должны быть сбалансированы.

Также перед тем как приступать непосредственно установке турбонаддува на мотор автомобиля, нужно проверить (а лучше заменить) воздушный и масляный фильтры, сменить масло, проверить состояние всех патрубков маслопровода. Очень важно чтобы в процессе эксплуатации турбины никакие частички пыли и грязи не попали масляные магистрали нагнетателя.

Кроме того, следует проверить:

  • катализатор (если он есть) – когда он забит, в системе могут возникать излишки отработавших газов, что негативно сказывается на работе турбины;
  • корпус воздушного фильтра – он должен быть герметичным;
  • вентиляцию картера и воздушные патрубки – лучше перестраховаться и промыть их бензином.

Все эти проверки — непустая трата времени. Трещины, разрывы и засоры в системе смазки, выхлопа или подачи воздуха могут привести не только к поломке самой турбины, а и к капитальному ремонту всего силового агрегата.

Читайте также  Как рихтовать машину своими руками?

Комплект турбонаддува для автомобиля ВАЗ

Установка наддува

Итак, если вы решили установить турбонаддув своими руками, проводить процедуру нужно в следующем порядке:

  1. Начнем с того, что купленный комплект нагнетателя следует тщательно осмотреть на предмет вмятин, трещин и других дефектов. Кроме того, нужно уделить внимание отверстию для подачи масла – внутри не должно быть грязи, пыли и прочих посторонних предметов.
  2. После этого можно приступить к заправке турбины маслом. Очень важно ответственно подойти к выбору масла, ведь от этого в значительной степени зависят эксплуатационные характеристики наддува.
  3. Масло в отверстие заливается до самого верха, можно прокачать его ручным насосом, для наилучшего распределения внутри турбины. Если в процессе услышите шипение – не стоит пугаться, это нормальное явление.
  4. Мероприятие повторяется несколько раз. Поле этого все масло нужно вылить из устройства.
  5. Монтируя турбину на двигатель нужно расположить ее таким образом, чтобы масло могло свободно сливаться через маслоподающее отверстие.
  6. Чтобы турбину было удобнее устанавливать лучше демонтировать теплоэкран, выпускной коллектор, а также генератор. Потом необходимо слить всю охлаждающую жидкость из системы.
  7. Сливаем все масло. В блоке мотора высверливается отверстие, в которое на герметик устанавливается фитинг. После этого удаляем датчик температуры масла.
  8. Устанавливаем адаптер, через который масло будет подаваться в турбину.
  9. Далее возвращается на место теплозащитный экран, монтируется турбина и впускной коллектор. Фитинг и турбина соединяются шлангом, монтируется перепускной клапан.
  10. На завершающем этапе устанавливаем интеркуллер и впускной пайпинг.

8-клапанный мотор ВАЗ с установленным турбонаддувом

Когда процесс монтажа закончен можно переходить к тестированию системы на работоспособность. Снимаем с цилиндров высоковольтные провода и прокручиваем мотор стартером. Если при этом давление масла в норме (гаснет лампа-индикатор на приборной панели), значит система работает нормально и можно запускать мотор. Первый раз двигателю нужно дать поработать минут 15 на холостых.

Заключение

Обкатка мотора, на который только установили турбину, длится полторы – две тысячи километров. В этот период ни мотор, ни систему наддува нельзя поддавать серьезным нагрузкам. Давление в турбине не должно превышать 0,5 бар. Кроме того, чтобы система прослужила долгое время без поломок нужно очень тщательно следить за состоянием масляного и воздушного фильтров, воздуховодов и маслопровода. И главное: прежде чем заглушить мотор, дайте ему поработать несколько минут на холостых – это даст турбонаддуву охладиться. Надеемся, что турбина, установленная своими руками, добавит драйва и динамики вашему автомобилю, а с вашего лица не будет сходить счастливая улыбка.